JP2002231700A - ナノトポグラフィ除去方法 - Google Patents
ナノトポグラフィ除去方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 これまで除去不可能といわれてきた半導体ウ
ェーハの表面に既に発生してしまったナノトポグラフィ
（波長：０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、波高：１〜数百ｎｍの
凹凸）を除去することを課題とする。 【解決手段】 活性種ガスのエッチングプロファイルの
半値幅は、ナノトポグラフィの波長ａ以下、且つ、その
２分の１以上の範囲とする。予め測定されたナノトポグ
ラフィのデータに基づいて、噴射される活性種ガスの半
導体ウェーハ表面に沿った移動速度と軌跡を算出してこ
れが制御される。
ェーハの表面に既に発生してしまったナノトポグラフィ
（波長：０．２ｍｍ〜２０ｍｍ、波高：１〜数百ｎｍの
凹凸）を除去することを課題とする。 【解決手段】 活性種ガスのエッチングプロファイルの
半値幅は、ナノトポグラフィの波長ａ以下、且つ、その
２分の１以上の範囲とする。予め測定されたナノトポグ
ラフィのデータに基づいて、噴射される活性種ガスの半
導体ウェーハ表面に沿った移動速度と軌跡を算出してこ
れが制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造の過
程で半導体ウェーハ表面に発生したナノトポグラフィを
除去するための技術に関する。
程で半導体ウェーハ表面に発生したナノトポグラフィを
除去するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ナノトポグラフィとは、半導体ウェーハ
の表面にできた凹凸であり、その空間波長はおおよそ
０．２ｍｍ乃至２０ｍｍ、波頂と波底との高さの差（以
下波高という。）は１乃至数百ｎｍの凹凸である。
の表面にできた凹凸であり、その空間波長はおおよそ
０．２ｍｍ乃至２０ｍｍ、波頂と波底との高さの差（以
下波高という。）は１乃至数百ｎｍの凹凸である。
【０００３】半導体デバイスに多層配線技術が採用され
るようになり、この配線技術からの要求を満たすためＣ
ＭＰ（Chemo-Mechanical Polishing）と呼ばれる化学・
機械複合研磨法が開発された。このＣＭＰ技術によっ
て、半導体ウェーハの表面は非常に高精度に平坦化する
ことが可能となったが、このＣＭＰ装置によっても除去
できない、レベルの異なる微細な凹凸、いわゆるナノト
ポグラフィ、が問題にされるようになってきた。これ
は、ナノトポグラフィによって、半導体ウェーハの表面
の絶縁層膜の膜厚むらが発生するため、半導体デバイス
の歩留まりが悪化することから注目されるようになった
問題である。
るようになり、この配線技術からの要求を満たすためＣ
ＭＰ（Chemo-Mechanical Polishing）と呼ばれる化学・
機械複合研磨法が開発された。このＣＭＰ技術によっ
て、半導体ウェーハの表面は非常に高精度に平坦化する
ことが可能となったが、このＣＭＰ装置によっても除去
できない、レベルの異なる微細な凹凸、いわゆるナノト
ポグラフィ、が問題にされるようになってきた。これ
は、ナノトポグラフィによって、半導体ウェーハの表面
の絶縁層膜の膜厚むらが発生するため、半導体デバイス
の歩留まりが悪化することから注目されるようになった
問題である。
【０００４】ナノトポグラフィは、半導体シリコンウェ
ーハ製造のあらゆる工程、例えばシリコン結晶の引き上
げ工程におけるドープむら、ラップ痕、ポリッシュ痕、
スライシング痕、エッチング痕など、にその原因がある
といわれており、この中で、特にエッチング痕（裏面の
ダメージ除去）が最大の原因ではないかといわれてい
る。
ーハ製造のあらゆる工程、例えばシリコン結晶の引き上
げ工程におけるドープむら、ラップ痕、ポリッシュ痕、
スライシング痕、エッチング痕など、にその原因がある
といわれており、この中で、特にエッチング痕（裏面の
ダメージ除去）が最大の原因ではないかといわれてい
る。
【０００５】このように様々な原因に基づくナノトポグ
ラフィの発生を抑制するために、ウェーハメーカーは、
各プロセスへの細かな注意、発生しにくいプロセス（例
えば、酸エッチングからアルカリエッチング）への移
行、あるいは、両面ミラーウェーハの流用等の種々の工
夫を払っている。そして、ナノトポグラフィがそれでも
発生した半導体ウェーハについては、下級の規格の製品
として、つまり発生しているナノトポグラフィが問題に
ならないレベルの半導体デバイスとして使用することに
よって対処する、あるいは、不良品として処分している
のが実状である。
ラフィの発生を抑制するために、ウェーハメーカーは、
各プロセスへの細かな注意、発生しにくいプロセス（例
えば、酸エッチングからアルカリエッチング）への移
行、あるいは、両面ミラーウェーハの流用等の種々の工
夫を払っている。そして、ナノトポグラフィがそれでも
発生した半導体ウェーハについては、下級の規格の製品
として、つまり発生しているナノトポグラフィが問題に
ならないレベルの半導体デバイスとして使用することに
よって対処する、あるいは、不良品として処分している
のが実状である。
【０００６】ナノトポグラフィは、半導体シリコンウェ
ーハ製造の工程の内の多くの工程を経た後はじめてその
存在が判明するものであるから、この存在が判明したと
き、それまでに費やした多くの工程、費用が無駄になる
だけでなく、製品の歩留まりを一定以上に向上させるこ
と、ひいては製造コストの低減化を困難にしている。こ
のため、ナノトポグラフィを根本から発生しないように
する技術の開発が最も望まれるところではあるが、これ
とは別に、既に発生してしまったナノトポグラフィを如
何に有効に除去するかについても考慮を払う必要が出て
きている。
ーハ製造の工程の内の多くの工程を経た後はじめてその
存在が判明するものであるから、この存在が判明したと
き、それまでに費やした多くの工程、費用が無駄になる
だけでなく、製品の歩留まりを一定以上に向上させるこ
と、ひいては製造コストの低減化を困難にしている。こ
のため、ナノトポグラフィを根本から発生しないように
する技術の開発が最も望まれるところではあるが、これ
とは別に、既に発生してしまったナノトポグラフィを如
何に有効に除去するかについても考慮を払う必要が出て
きている。
【０００７】プラズマエッチング装置は表面に微小凹凸
をもったシリコンウェーハを平坦化するための装置とし
て知られている。この装置は、六フッ化硫黄（ＳＦ６）
ガス等をプラズマ発生装置内でプラズマ化し、プラズマ
化によって生成したＦ活性種をノズルから噴出させてシ
リコンウェーハの表面に吹き付けるものである。ノズル
はシリコンウェーハ表面の凹凸に応じた速度で走査さ
れ、走査速度を制御することによって凸部分の材料を多
く除去して平坦化するものである。
をもったシリコンウェーハを平坦化するための装置とし
て知られている。この装置は、六フッ化硫黄（ＳＦ６）
ガス等をプラズマ発生装置内でプラズマ化し、プラズマ
化によって生成したＦ活性種をノズルから噴出させてシ
リコンウェーハの表面に吹き付けるものである。ノズル
はシリコンウェーハ表面の凹凸に応じた速度で走査さ
れ、走査速度を制御することによって凸部分の材料を多
く除去して平坦化するものである。
【０００８】この場合、平坦化といわれているのは、実
際はシリコンウェーハの厚みの均一化であり、平坦度と
いわれる微小凹凸は、周期１０ｍｍ以上、高さ（波高）
が１００から数百ｎｍ（ナノメートル）である。このた
め、上に述べたナノトポグラフィ（波長：０．２ｍｍ〜
２０ｍｍ、波高：１〜数百ｎｍ）の凹凸とはその程度が
レベル的に異なるので、既存の平坦化加工用のプラズマ
エッチング装置を使用して加工することはできない。
際はシリコンウェーハの厚みの均一化であり、平坦度と
いわれる微小凹凸は、周期１０ｍｍ以上、高さ（波高）
が１００から数百ｎｍ（ナノメートル）である。このた
め、上に述べたナノトポグラフィ（波長：０．２ｍｍ〜
２０ｍｍ、波高：１〜数百ｎｍ）の凹凸とはその程度が
レベル的に異なるので、既存の平坦化加工用のプラズマ
エッチング装置を使用して加工することはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
に、半導体ウェーハの表面に既に発生してしまったナノ
トポグラフィを除去するための技術を提供することを課
題とするものである。
に、半導体ウェーハの表面に既に発生してしまったナノ
トポグラフィを除去するための技術を提供することを課
題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下に示す
手段によって解決することができる。すなわち、第１番
目の発明の解決手段は、活性種ガスを半導体ウェーハの
表面に噴射することにより半導体ウェーハの表面のナノ
トポグラフィを除去するためのナノトポグラフィ除去方
法であって、予め測定されたナノトポグラフィのデータ
に基づいて、噴射される活性種ガスの半導体ウェーハ表
面に沿った移動速度と軌跡を算出してこれを制御するも
のである。
手段によって解決することができる。すなわち、第１番
目の発明の解決手段は、活性種ガスを半導体ウェーハの
表面に噴射することにより半導体ウェーハの表面のナノ
トポグラフィを除去するためのナノトポグラフィ除去方
法であって、予め測定されたナノトポグラフィのデータ
に基づいて、噴射される活性種ガスの半導体ウェーハ表
面に沿った移動速度と軌跡を算出してこれを制御するも
のである。
【００１１】第２番目の発明の解決手段は、第１番目の
発明のナノトポグラフィの除去方法において、上記活性
種ガスのエッチングプロファイルの半値幅を、ナノトポ
グラフィの波長以下、且つ、その２分の１以上の範囲と
することを特徴とするものである。
発明のナノトポグラフィの除去方法において、上記活性
種ガスのエッチングプロファイルの半値幅を、ナノトポ
グラフィの波長以下、且つ、その２分の１以上の範囲と
することを特徴とするものである。
【００１２】第３番目の発明の解決手段は、第１番目又
は第２番目の発明のナノトポグラフィの除去方法におい
て、上記活性種ガスを、六フッ化硫黄ガスを含む混合ガ
スのプラズマにより生成した活性種ガスとしたものであ
る。
は第２番目の発明のナノトポグラフィの除去方法におい
て、上記活性種ガスを、六フッ化硫黄ガスを含む混合ガ
スのプラズマにより生成した活性種ガスとしたものであ
る。
【００１３】第４番目の発明の解決手段は、活性種ガス
を半導体ウェーハの表面に噴射することにより、半導体
ウェーハの表面のナノトポグラフィを除去するためのナ
ノトポグラフィ除去装置であって、上記ナノトポグラフ
ィ除去装置が、活性種ガスを生成するための活性種ガス
発生装置と、生成された活性種ガスを噴出するためのノ
ズルと、半導体ウェーハをその表面に沿って移動させる
ための駆動装置とを備えており、上記ノズルは、上記活
性種ガスのエッチングプロファイルの半値幅が、ナノト
ポグラフィの波長以下、且つ、その２分の１以上の範囲
のエッチングプロファイルを有することを特徴とするも
のである。
を半導体ウェーハの表面に噴射することにより、半導体
ウェーハの表面のナノトポグラフィを除去するためのナ
ノトポグラフィ除去装置であって、上記ナノトポグラフ
ィ除去装置が、活性種ガスを生成するための活性種ガス
発生装置と、生成された活性種ガスを噴出するためのノ
ズルと、半導体ウェーハをその表面に沿って移動させる
ための駆動装置とを備えており、上記ノズルは、上記活
性種ガスのエッチングプロファイルの半値幅が、ナノト
ポグラフィの波長以下、且つ、その２分の１以上の範囲
のエッチングプロファイルを有することを特徴とするも
のである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、シリコンウェーハ
表面のナノトポグラフィを除去するためのナノトポグラ
フィ除去装置を示す概略構成図である。
て図面を参照して説明する。図１は、シリコンウェーハ
表面のナノトポグラフィを除去するためのナノトポグラ
フィ除去装置を示す概略構成図である。
【００１５】このナノトポグラフィ除去装置は、プラズ
マ発生器１、ガス供給装置３、Ｘ−Ｙ駆動機構５を具備
している。プラズマ発生器１はアルミナ放電管のガスを
プラズマ化させて中性ラジカルを含んだ活性種ガスＧを
生成するための機器であり、マイクロ波発振器１０と導
波管１１とよりなる。マイクロ波発振器１０は、マグネ
トロンであり、所定周波数のマイクロ波Ｍを発振するこ
とができる。
マ発生器１、ガス供給装置３、Ｘ−Ｙ駆動機構５を具備
している。プラズマ発生器１はアルミナ放電管のガスを
プラズマ化させて中性ラジカルを含んだ活性種ガスＧを
生成するための機器であり、マイクロ波発振器１０と導
波管１１とよりなる。マイクロ波発振器１０は、マグネ
トロンであり、所定周波数のマイクロ波Ｍを発振するこ
とができる。
【００１６】導波管１１は、マイクロ波発振器１０から
発振されたマイクロ波Ｍを伝搬するためのもので、アル
ミナ放電管２に外挿されている。
発振されたマイクロ波Ｍを伝搬するためのもので、アル
ミナ放電管２に外挿されている。
【００１７】このような導波管１１の左側端内部には、
マイクロ波Ｍを反射して定在波を形成する反射板（ショ
ートプランジャー）１２が取り付けられている。また、
導波管１１の中途には、マイクロ波Ｍの位相合わせを行
うスタブチューナ１３と、マイクロ波発振器１０に向か
う反射マイクロ波Ｍを９０°方向に（図１の表面方向）
に曲げるアイソレータ１４とが取り付けられている。
マイクロ波Ｍを反射して定在波を形成する反射板（ショ
ートプランジャー）１２が取り付けられている。また、
導波管１１の中途には、マイクロ波Ｍの位相合わせを行
うスタブチューナ１３と、マイクロ波発振器１０に向か
う反射マイクロ波Ｍを９０°方向に（図１の表面方向）
に曲げるアイソレータ１４とが取り付けられている。
【００１８】アルミナ放電管２は、下端部にノズル部２
０を有した円筒体であり、上端部には、ガス供給装置３
の供給パイプ３０が連結されている。
０を有した円筒体であり、上端部には、ガス供給装置３
の供給パイプ３０が連結されている。
【００１９】ガス供給装置３は、アルミナ放電管２内に
ガスを供給するための装置であり、ＳＦ６（六フッ化硫
黄）ガスのボンベ３１を有し、ボンベ３１がバルブ３２
と流量制御器３３を介して供給パイプ３０に連結されて
いる。なお、六フッ化硫黄ガスは、このように単独のガ
スとすることもできるが、供給パイプ３０に他のガスを
同時に供給し、六フッ化硫黄ガスを含んだ混合ガスとす
ることもできる。
ガスを供給するための装置であり、ＳＦ６（六フッ化硫
黄）ガスのボンベ３１を有し、ボンベ３１がバルブ３２
と流量制御器３３を介して供給パイプ３０に連結されて
いる。なお、六フッ化硫黄ガスは、このように単独のガ
スとすることもできるが、供給パイプ３０に他のガスを
同時に供給し、六フッ化硫黄ガスを含んだ混合ガスとす
ることもできる。
【００２０】プラズマ発生器１がかかる構成を採ること
により、ガス供給装置３からアルミナ放電管２にガスを
供給すると共に、マイクロ波発振器１０からマイクロ波
Ｍを発振すると、アルミナ放電管２内においてガスのプ
ラズマ化が行われ、プラズマ化によって生成された活性
種ガスＧがノズル部２０から噴射される。
により、ガス供給装置３からアルミナ放電管２にガスを
供給すると共に、マイクロ波発振器１０からマイクロ波
Ｍを発振すると、アルミナ放電管２内においてガスのプ
ラズマ化が行われ、プラズマ化によって生成された活性
種ガスＧがノズル部２０から噴射される。
【００２１】シリコンウェーハＷは、チャンバー４内の
ウェーハテーブル４０上に配置されると、ウェーハテー
ブル４０の静電気力で吸着されるようになっている。チ
ャンバー４には、真空ポンプ４１がとりつけられてお
り、この真空ポンプ４１によってチャンバー４内を真空
にする（減圧する）ことができる。また、チャンバー４
の上面中央部には、孔４２が穿設され、この孔４２を介
してアルミナ放電管２のノズル部２０がチャンバー４内
に外挿されている。また、孔４２とアルミナ放電管２と
の間にはＯ−リング４３が装着され、孔４２とアルミナ
放電管２との間が気密に保持されている。そして、この
ような孔４２に挿入されたノズル部２０の周囲にはダク
ト４４が設けられ真空ポンプ４５の駆動によって、エッ
チング時の反応生成ガスをチャンバー４の外部に排出す
ることができる。
ウェーハテーブル４０上に配置されると、ウェーハテー
ブル４０の静電気力で吸着されるようになっている。チ
ャンバー４には、真空ポンプ４１がとりつけられてお
り、この真空ポンプ４１によってチャンバー４内を真空
にする（減圧する）ことができる。また、チャンバー４
の上面中央部には、孔４２が穿設され、この孔４２を介
してアルミナ放電管２のノズル部２０がチャンバー４内
に外挿されている。また、孔４２とアルミナ放電管２と
の間にはＯ−リング４３が装着され、孔４２とアルミナ
放電管２との間が気密に保持されている。そして、この
ような孔４２に挿入されたノズル部２０の周囲にはダク
ト４４が設けられ真空ポンプ４５の駆動によって、エッ
チング時の反応生成ガスをチャンバー４の外部に排出す
ることができる。
【００２２】Ｘ−Ｙ駆動機構５は、このようなチャンバ
ー４内に配されており、ウェーハテーブル４０の下方か
ら支持している。このＸ−Ｙ駆動機構５は、そのＸ駆動
モータ５０によってウェーハテーブル４０を図１の左右
方向に移動させ、そのＹ駆動モータ５１によってウェー
ハテーブル４０とＸ駆動モータ５０とを一体に図１の紙
面表裏方向に移動させる。すなわち、このＸ−Ｙ駆動機
構５によってノズル部２０をシリコンウェーハＷに対し
て相対的にＸ−Ｙ方向に移動させることができる。
ー４内に配されており、ウェーハテーブル４０の下方か
ら支持している。このＸ−Ｙ駆動機構５は、そのＸ駆動
モータ５０によってウェーハテーブル４０を図１の左右
方向に移動させ、そのＹ駆動モータ５１によってウェー
ハテーブル４０とＸ駆動モータ５０とを一体に図１の紙
面表裏方向に移動させる。すなわち、このＸ−Ｙ駆動機
構５によってノズル部２０をシリコンウェーハＷに対し
て相対的にＸ−Ｙ方向に移動させることができる。
【００２３】ガス供給装置３のバルブ３２を開くと、ボ
ンベ３１内のＳＦ６ガスが供給パイプ３０に流出して、
アルミナ放電管２に供給される。この時、バルブ３２の
開度によってＳＦ６ガスの流量が調整される。
ンベ３１内のＳＦ６ガスが供給パイプ３０に流出して、
アルミナ放電管２に供給される。この時、バルブ３２の
開度によってＳＦ６ガスの流量が調整される。
【００２４】上記ＳＦ６ガス又はこの混合ガスの供給作
業と平行して、マイクロ波発振器１０を駆動する。する
と、ＳＦ６ガスがマイクロ波Ｍによってプラズマ化さ
れ、中性ラジカルであるＦ（フッ素）ラジカル（中性活
性種）を含んだ活性種ガスＧが生成される。これにより
活性種ガスＧがアルミナ放電管２のノズル部２０に案内
されて、ノズル部２０の開口２０ａからシリコンウェー
ハＷ側に向けて噴射される。
業と平行して、マイクロ波発振器１０を駆動する。する
と、ＳＦ６ガスがマイクロ波Ｍによってプラズマ化さ
れ、中性ラジカルであるＦ（フッ素）ラジカル（中性活
性種）を含んだ活性種ガスＧが生成される。これにより
活性種ガスＧがアルミナ放電管２のノズル部２０に案内
されて、ノズル部２０の開口２０ａからシリコンウェー
ハＷ側に向けて噴射される。
【００２５】活性種ガスの噴射と平行して、制御コンピ
ュータ４９によりＸ−Ｙ駆動機構５を駆動し、シリコン
ウェーハＷを吸着したウェーハテーブル４０をＸ−Ｙ方
向に移動する。このとき、シリコンウェーハＷ上面にお
いてノズル部２０がたどる軌跡は、ナノトポグラフィの
分布の仕方に応じて様々な軌跡を選ぶことができる。こ
の軌跡については後述する。
ュータ４９によりＸ−Ｙ駆動機構５を駆動し、シリコン
ウェーハＷを吸着したウェーハテーブル４０をＸ−Ｙ方
向に移動する。このとき、シリコンウェーハＷ上面にお
いてノズル部２０がたどる軌跡は、ナノトポグラフィの
分布の仕方に応じて様々な軌跡を選ぶことができる。こ
の軌跡については後述する。
【００２６】シリコンウェーハの表面の材料は活性種ガ
スと化学反応を起こし、生成したガス状の生成物は噴射
されたガスとともにその場から流れ去るため、これによ
ってシリコンウェーハＷの表面から材料が除去される。
除去される量は活性種ガスに曝される時間に略比例する
ので、シリコンウェーハＷとノズル部２０との相対速度
を制御することにより除肉量が制御される。
スと化学反応を起こし、生成したガス状の生成物は噴射
されたガスとともにその場から流れ去るため、これによ
ってシリコンウェーハＷの表面から材料が除去される。
除去される量は活性種ガスに曝される時間に略比例する
ので、シリコンウェーハＷとノズル部２０との相対速度
を制御することにより除肉量が制御される。
【００２７】図２は、噴射される活性種ガスにより単位
時間当たりに除去されるシリコンウェーハ材料の量（深
さ）の分布を示すグラフであり、ガウス分布に非常に近
く、エッチングプロファイルと呼ばれるものである。こ
の図２に示されるように、エッチングレートＥはノズル
部２０の中心線上において最大の値Ｅｍａｘを有し、中
心から半径ｒ方向に遠ざかるにつれてエッチングレート
Ｅが減少している。通常、ノズルの特性は、Ｅｍａｘの
半分の値のエッチングレートＥを示す幅すなわち半値幅
ｄを使用して表される。局所エッチング装置といわれる
平坦化加工装置では、半値幅ｄが２５ｍｍ前後のものが
使用されている。
時間当たりに除去されるシリコンウェーハ材料の量（深
さ）の分布を示すグラフであり、ガウス分布に非常に近
く、エッチングプロファイルと呼ばれるものである。こ
の図２に示されるように、エッチングレートＥはノズル
部２０の中心線上において最大の値Ｅｍａｘを有し、中
心から半径ｒ方向に遠ざかるにつれてエッチングレート
Ｅが減少している。通常、ノズルの特性は、Ｅｍａｘの
半分の値のエッチングレートＥを示す幅すなわち半値幅
ｄを使用して表される。局所エッチング装置といわれる
平坦化加工装置では、半値幅ｄが２５ｍｍ前後のものが
使用されている。
【００２８】図３は、シリコンウェーハの表面の凹凸を
表した図であり、（ａ）は平坦化加工される以前のシリ
コンウェーハ表面を、また、（ｂ）は平坦化加工された
後の表面を示している。図３（ａ）に示されるように、
シリコンウェーハの表面は、比較的短い波長成分ａと比
較的長い波長成分ｂからなる凹凸で形成されている。平
坦化加工装置によって、従来どおりのやり方で平坦化加
工するとき、巨視的には長い波長成分ｂが除去され、平
坦化が行われたように見えるが、微視的には図３（ｂ）
に示されるように、短い波長成分ａ’の凹凸が（波高は
低くくなるけれど）ほぼそのままの状態で残される。
表した図であり、（ａ）は平坦化加工される以前のシリ
コンウェーハ表面を、また、（ｂ）は平坦化加工された
後の表面を示している。図３（ａ）に示されるように、
シリコンウェーハの表面は、比較的短い波長成分ａと比
較的長い波長成分ｂからなる凹凸で形成されている。平
坦化加工装置によって、従来どおりのやり方で平坦化加
工するとき、巨視的には長い波長成分ｂが除去され、平
坦化が行われたように見えるが、微視的には図３（ｂ）
に示されるように、短い波長成分ａ’の凹凸が（波高は
低くくなるけれど）ほぼそのままの状態で残される。
【００２９】これは、従来の平坦化加工装置では、半値
幅ｄが大きなエッチングプロファイルで加工が行われる
ため、波長の長い凹凸については選択的な除肉を行うこ
とができるので、この凸部を多く除去することにより平
坦化が実現される（ｂ’参照）。ところが、このとき、
微視的つまり短い波長成分については選択的加工が行わ
れず、波頂とともに波底も除去されるので、短波長成分
については凹凸成分ががほぼそのままの形（ａ’参照）
で残るからと考えられる。
幅ｄが大きなエッチングプロファイルで加工が行われる
ため、波長の長い凹凸については選択的な除肉を行うこ
とができるので、この凸部を多く除去することにより平
坦化が実現される（ｂ’参照）。ところが、このとき、
微視的つまり短い波長成分については選択的加工が行わ
れず、波頂とともに波底も除去されるので、短波長成分
については凹凸成分ががほぼそのままの形（ａ’参照）
で残るからと考えられる。
【００３０】本発明はこのような知見に基づきなされた
ものであって、エッチングプロファイルの半値幅ｄをナ
ノトポグラフィの波長と同程度かそれ以下（２分の１程
度）になるように調整することにより、ナノトポグラフ
ィを除去するものである。
ものであって、エッチングプロファイルの半値幅ｄをナ
ノトポグラフィの波長と同程度かそれ以下（２分の１程
度）になるように調整することにより、ナノトポグラフ
ィを除去するものである。
【００３１】先に述べたようにナノトポグラフィの波長
は０．２ｍｍ〜２０ｍｍであるから、本発明では、エッ
チングプロファイルの半値幅ｄが０．１ｍｍから２０ｍ
ｍの範囲で選ばれる。このような範囲で半値幅ｄを選ぶ
ことによりナノトポグラフィの凸部を選択的に加工する
ことができ、従来では不可能とされていたナノトポグラ
フィの除去が可能となった。
は０．２ｍｍ〜２０ｍｍであるから、本発明では、エッ
チングプロファイルの半値幅ｄが０．１ｍｍから２０ｍ
ｍの範囲で選ばれる。このような範囲で半値幅ｄを選ぶ
ことによりナノトポグラフィの凸部を選択的に加工する
ことができ、従来では不可能とされていたナノトポグラ
フィの除去が可能となった。
【００３２】上記エッチングプロファイルの下限値０．
１ｍｍは、ナノトポグラフィとして把握される最も短い
波長が０．２ｍｍであり、また、これより小さいエッチ
ングプロファイルを作り出すことが現実的にできないこ
とから規定したものである。また、上限値２０ｍｍはナ
ノトポグラフィとして把握される最も長い波長が２０ｍ
ｍであることから規定したものである。
１ｍｍは、ナノトポグラフィとして把握される最も短い
波長が０．２ｍｍであり、また、これより小さいエッチ
ングプロファイルを作り出すことが現実的にできないこ
とから規定したものである。また、上限値２０ｍｍはナ
ノトポグラフィとして把握される最も長い波長が２０ｍ
ｍであることから規定したものである。
【００３３】所定のエッチングプロファイルの半値幅ｄ
を得るためには、ナノトポグラフィ除去装置に予めその
ようなノズル部２０をもった放電管（例えばアルミナ放
電管２）を取り付けておく、このノズル部２０をアルミ
ナ放電管２から分離可能とし、単独あるいはダクト４４
とともに取り替え可能とすることも可能である。
を得るためには、ナノトポグラフィ除去装置に予めその
ようなノズル部２０をもった放電管（例えばアルミナ放
電管２）を取り付けておく、このノズル部２０をアルミ
ナ放電管２から分離可能とし、単独あるいはダクト４４
とともに取り替え可能とすることも可能である。
【００３４】ナノトポグラフィは、シリコンウェーハご
とに異なっており、全面にわたって均等に現れること
も、偏在して現れることもある。また、その分布の密度
も様々である。均等に分布している場合には従来の平坦
化加工装置と同様にノズルを走査し、凹凸に応じて走査
速度を制御する。この場合従来の平坦化加工も同時に行
うことができる。
とに異なっており、全面にわたって均等に現れること
も、偏在して現れることもある。また、その分布の密度
も様々である。均等に分布している場合には従来の平坦
化加工装置と同様にノズルを走査し、凹凸に応じて走査
速度を制御する。この場合従来の平坦化加工も同時に行
うことができる。
【００３５】一方、ナノトポグラフィが偏在している場
合、従来のように全面にわたってノズルを走査すると、
不要な場所までノズルが通過するため加工時間が不必要
に長くなる。図４は、このようなナノトポグラフィの凸
部ｎが偏在している場合の一つの解決策を示しており、
ノズルを移動させるときの軌跡の一例を示す図である。
ナノトポグラフィの凹凸はまとまった数が群をなすもの
と孤立したものがある。孤立したものに対しては最短経
路を通ってノズルを最速で移動し、そこで速度を落とし
て凸部を加工する。
合、従来のように全面にわたってノズルを走査すると、
不要な場所までノズルが通過するため加工時間が不必要
に長くなる。図４は、このようなナノトポグラフィの凸
部ｎが偏在している場合の一つの解決策を示しており、
ノズルを移動させるときの軌跡の一例を示す図である。
ナノトポグラフィの凹凸はまとまった数が群をなすもの
と孤立したものがある。孤立したものに対しては最短経
路を通ってノズルを最速で移動し、そこで速度を落とし
て凸部を加工する。
【００３６】他方、群をなすものに対しては、図４の点
線囲みで示すように群を含む領域を適宜定め、この領域
まで最速で移動して領域内では速度を凹凸の程度に応じ
て制御しながら走査する。ここに示した例では、斜めの
最短経路を通るためＸ−Ｙ駆動機構５のＸ駆動モータ５
０、Ｙ駆動モータ５１を同時駆動する機能が必要である
が、このような機能がない場合、図４の点線の軌跡で示
すように、それぞれ単独で駆動させるようにすることも
できる。いずれの場合でもウェーハ全面を走査するより
ノズルの移動距離と時間を短くすることができる。
線囲みで示すように群を含む領域を適宜定め、この領域
まで最速で移動して領域内では速度を凹凸の程度に応じ
て制御しながら走査する。ここに示した例では、斜めの
最短経路を通るためＸ−Ｙ駆動機構５のＸ駆動モータ５
０、Ｙ駆動モータ５１を同時駆動する機能が必要である
が、このような機能がない場合、図４の点線の軌跡で示
すように、それぞれ単独で駆動させるようにすることも
できる。いずれの場合でもウェーハ全面を走査するより
ノズルの移動距離と時間を短くすることができる。
【００３７】ナノトポグラフィの凹凸の量（高さ又は波
高）及び、場所、分布が各半導体ウェーハごとに予め測
定器（不図示）で測定されており、測定器から出力され
る測定データは制御コンピュータ４９によって解析され
る。この解析により、必要な速度あるいは走査速度（エ
ッチング除去量）、ノズル軌跡、群とすべきナノトポグ
ラフィとその領域、その他が算出される。
高）及び、場所、分布が各半導体ウェーハごとに予め測
定器（不図示）で測定されており、測定器から出力され
る測定データは制御コンピュータ４９によって解析され
る。この解析により、必要な速度あるいは走査速度（エ
ッチング除去量）、ノズル軌跡、群とすべきナノトポグ
ラフィとその領域、その他が算出される。
【００３８】
【発明の効果】以上に示したように、本発明方法及び装
置では、これまで除去不可能といわれてきた半導体ウェ
ーハの表面に既に発生してしまったナノトポグラフィを
除去することができるという効果を奏する。また、活性
種ガスのエッチングプロファイルの半値幅を、ナノトポ
グラフィの波長以下、且つ、その２分の１以上の範囲と
することによってナノトポグラフィの凸部を選択的に除
去することができるという効果を奏する。
置では、これまで除去不可能といわれてきた半導体ウェ
ーハの表面に既に発生してしまったナノトポグラフィを
除去することができるという効果を奏する。また、活性
種ガスのエッチングプロファイルの半値幅を、ナノトポ
グラフィの波長以下、且つ、その２分の１以上の範囲と
することによってナノトポグラフィの凸部を選択的に除
去することができるという効果を奏する。
【図１】シリコンウェーハ表面のナノトポグラフィを除
去するためのナノトポグラフィ除去装置を示す概略構成
図である。
去するためのナノトポグラフィ除去装置を示す概略構成
図である。
【図２】噴射される活性種ガスにより単位時間当たりに
除去されるシリコンウェーハ材料の量（深さ）の分布を
示すグラフである。
除去されるシリコンウェーハ材料の量（深さ）の分布を
示すグラフである。
【図３】シリコンウェーハの表面の凹凸を表した図であ
り、（ａ）は平坦化加工される以前のシリコンウェーハ
表面を、また、（ｂ）は平坦化加工された後の表面を示
している。
り、（ａ）は平坦化加工される以前のシリコンウェーハ
表面を、また、（ｂ）は平坦化加工された後の表面を示
している。
【図４】ナノトポグラフィの凸部ｎが偏在している場合
の一つの解決策を示しており、ノズルを移動させるとき
の軌跡の一例を示す図である。
の一つの解決策を示しており、ノズルを移動させるとき
の軌跡の一例を示す図である。
１ プラズマ発生器 ２ アルミナ放電管 ３ ガス供給装置 ４ チャンバー ５ Ｘ−Ｙ駆動機構 １０ マイクロ波発振器 １１ 導波管 １３ スタブチューナ １４ アイソレータ ２０ ノズル部 ３０ 供給パイプ ３１ ボンベ ３２ バルブ ３３ 流量制御器 ４０ ウェーハテーブル ４１、４５ 真空ポンプ ４２ 孔 ４３ Ｏ−リング ４４ ダクト ４９ 制御コンピュータ ５０ Ｘ駆動モータ ５１ Ｙ駆動モータ Ｇ 活性種ガス Ｗ シリコンウェーハ
Claims (4)
- 【請求項１】 活性種ガスを半導体ウェーハの表面に噴
射することにより、半導体ウェーハの表面のナノトポグ
ラフィを除去するためのナノトポグラフィ除去方法であ
って、 予め測定されたナノトポグラフィのデータに基づいて、
噴射される活性種ガスの半導体ウェーハ表面に沿った移
動速度と軌跡を算出してこれを制御することを特徴とす
るナノトポグラフィ除去方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載されたナノトポグラフィ
の除去方法であって、 上記活性種ガスのエッチングプロファイルの半値幅は、
ナノトポグラフィの波長以下、且つ、その２分の１以上
の範囲であることを特徴とするナノトポグラフィの除去
方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載されたナノ
トポグラフィの除去方法であって、 上記活性種ガスは、六フッ化硫黄ガスを含む混合ガスの
プラズマにより生成した活性種ガスであることを特徴と
するナノトポグラフィの除去方法。 - 【請求項４】 活性種ガスを半導体ウェーハの表面に噴
射することにより、半導体ウェーハの表面のナノトポグ
ラフィを除去するためのナノトポグラフィ除去装置であ
って、 上記ナノトポグラフィ除去装置は、 活性種ガスを生成するための活性種ガス発生装置と、 生成された活性種ガスを噴出するためのノズルと、 半導体ウェーハをその表面に沿って移動させるための駆
動装置とを備えており、 上記ノズルは、上記活性種ガスのエッチングプロファイ
ルの半値幅が、ナノトポグラフィの波長以下、且つ、そ
の２分の１以上の範囲のエッチングプロファイルを有す
ることを特徴とする ナノトポグラフィ除去装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001027639A JP2002231700A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | ナノトポグラフィ除去方法 |
| EP02001973A EP1229575A3 (en) | 2001-02-05 | 2002-02-04 | Nanotopography removing method |
| US10/062,494 US6875701B2 (en) | 2001-02-05 | 2002-02-05 | Nanotopography removing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001027639A JP2002231700A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | ナノトポグラフィ除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231700A true JP2002231700A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18892259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001027639A Withdrawn JP2002231700A (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | ナノトポグラフィ除去方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6875701B2 (ja) |
| EP (1) | EP1229575A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002231700A (ja) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100570122B1 (ko) * | 2003-05-12 | 2006-04-11 | 학교법인 한양학원 | 나노토포그라피 효과를 보상할 수 있는 화학기계적 연마용슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체소자의 표면 평탄화방법 |
| EP1507172A1 (en) | 2003-08-12 | 2005-02-16 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and apparatus adjustment method |
| TWI323741B (en) * | 2004-12-16 | 2010-04-21 | K C Tech Co Ltd | Abrasive particles, polishing slurry, and producing method thereof |
| KR100641348B1 (ko) * | 2005-06-03 | 2006-11-03 | 주식회사 케이씨텍 | Ｃｍｐ용 슬러리와 이의 제조 방법 및 기판의 연마 방법 |
| US8815110B2 (en) * | 2009-09-16 | 2014-08-26 | Cabot Microelectronics Corporation | Composition and method for polishing bulk silicon |
| US8883034B2 (en) * | 2009-09-16 | 2014-11-11 | Brian Reiss | Composition and method for polishing bulk silicon |
| US8697576B2 (en) * | 2009-09-16 | 2014-04-15 | Cabot Microelectronics Corporation | Composition and method for polishing polysilicon |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4734158A (en) * | 1987-03-16 | 1988-03-29 | Hughes Aircraft Company | Molecular beam etching system and method |
| US5254830A (en) * | 1991-05-07 | 1993-10-19 | Hughes Aircraft Company | System for removing material from semiconductor wafers using a contained plasma |
| JP2662321B2 (ja) * | 1991-05-31 | 1997-10-08 | 科学技術振興事業団 | 超低速クラスターイオンビームによる表面処理方法 |
| JPH0927482A (ja) | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Speedfam Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
| US6147004A (en) * | 1998-07-21 | 2000-11-14 | Advanced Micro Devices, Inc. | Jet vapor reduction of the thickness of process layers |
| JP2000036488A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Speedfam-Ipec Co Ltd | ウエハ平坦化方法及びそのシステム |
| JP2002343772A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-11-29 | Speedfam Co Ltd | 局所プラズマエッチング方法 |
| JP3814558B2 (ja) * | 2002-04-22 | 2006-08-30 | スピードファム株式会社 | 局所ドライエッチング方法及び半導体ウェハ表面の位置−厚さデータの処理方法 |
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2001
- 2001-02-05 JP JP2001027639A patent/JP2002231700A/ja not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-02-04 EP EP02001973A patent/EP1229575A3/en not_active Withdrawn
- 2002-02-05 US US10/062,494 patent/US6875701B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1229575A2 (en) | 2002-08-07 |
| US20020104825A1 (en) | 2002-08-08 |
| EP1229575A3 (en) | 2002-08-21 |
| US6875701B2 (en) | 2005-04-05 |
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